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Ein Atom ist eines der kleinsten Teilchen eines bestimmten Elements, das seine Eigenschaften hat. Es besteht aus einem Kern mit Protonen und Neutronen sowie einer Elektronenwolke, die mit unterschiedlichen Energieniveaus oder Orbitalen um den Kern kreist. Ein neutrales Atom hat die gleiche Anzahl von Protonen und Elektronen. Atome neigen jedoch dazu, mit 8 Elektronen in ihrer äußersten Umlaufbahn stabiler zu sein. Sie können Elektronen gewinnen oder verlieren, um diese Umlaufbahn zu füllen, bis sie diese Menge erreichen. Das Atom wird zu einem Ion mit einer positiven oder negativen Ladung, je nachdem, ob es Elektronen gewonnen oder verloren hat.
Positives Ion
Wenn ein Atom ein oder mehrere Elektronen verliert, verliert es eine negative Ladung. Dies kann auftreten, wenn sich ein Atom einem anderen nähert, dessen äußerstes Orbital sechs oder sieben Elektronen enthält. Da sich sein Kern im Zentrum des Atoms befindet und die Protonen dort gefangen sind, behält er alle positiven Ladungen bei. Der Verlust eines Elektrons führt zu einem Ion mit einer positiven Ladung von 1+, der Verlust von zwei Elektronen führt zu einer Ionenladung von 2+ und so weiter. Wenn beispielsweise ein Natriumatom mit 11 Protonen ein Elektron verliert und nur 10 übrig bleiben, bleibt eine höhere positive Ladung übrig. Positive Ionen werden als Kationen bezeichnet und können sich leicht auf negative Ionen beziehen, die sich in einer wässrigen Lösung lösen.
Negatives Ion
Wenn ein Atom ein oder mehrere Elektronen gewinnt, erhält es eine negative Ladung. Dies tritt auf, wenn sich ein Atom einem anderen nähert, dessen äußerstes Orbital ein oder zwei Elektronen enthält. Der Kern befindet sich im Zentrum des Atoms und hat alle seine Protonen. Die zusätzlichen Elektronen erzeugen ein Ion mit einer negativen elektrischen Ladung, wobei die Ladungsmenge der Menge der empfangenen Elektronen entspricht. Das Gewinnen von 1 Elektron führt zu einem Ion mit der negativen Ladung 1-, das Gewinnen von zwei erzeugt ein Ion der Ladung 2- und so weiter. Wenn beispielsweise ein Chloratom (Cl) mit 17 Protonen 1 Elektron gewinnt, erhält es 18 Elektronen. Das zusätzliche Elektron fügt dem Ion eine negative Ladung hinzu. Negative Ionen werden Anionen genannt und können sich leicht auf positive Ionen beziehen, die sich in einer wässrigen Lösung lösen.
Energie
Wenn sich ein Atom in ein Ion verwandelt, ändert sich nicht nur die Anzahl der Elektronen. Die Energie im Atom ändert sich ebenfalls. Es wird benötigt, um ein Elektron aus seinem Orbital zu entfernen. Diese Energie wird als Ionisierungsenergie bezeichnet. Je weniger Elektronen sich im äußersten Orbital befinden, desto weniger Ionisierungsenergie wird im Allgemeinen benötigt, um einige Elektronen aus dem Atom zu entfernen. Zum Beispiel hat Natrium (Na) nur 1 Elektron in seinem äußersten Orbital, so dass es nicht viel Energie benötigt, um es zu entfernen. Das Neon hat jedoch 8 Elektronen in seinem äußersten Orbital, was die ideale Konfiguration für jedes Atom ist. Folglich wird es extrem viel Energie erfordern, um dieses Atom in ein Ion umzuwandeln.
Feststoffe und Lösungen
Wenn die Ionen zu einer festen Verbindung zusammenkommen, werden sie von den elektromagnetischen Kräften zwischen den Ionen eingefangen. Im Gegensatz zu kovalenten Bindungen, bei denen zwei Atome zwei oder mehr Elektronen teilen, um 8 in ihrem äußersten Orbital zu erreichen, werden die Elektronen bei diesen Ionenbindungen einem anderen Atom zugeordnet. Ionen werden normalerweise in wässrigen Lösungen gefunden. Dies liegt daran, dass sie sich frei um Wassermoleküle bewegen können. Ein Beispiel hierfür ist die schnelle Auflösung von Speisesalz (Natriumchlorid NaCl) in Wasser.
